[发明专利]一种多能源系统潮流分解计算方法

说明书

本发明公开了一种多能源系统潮流分解计算方法，对能源系统的功率流进行了解耦分解，首先建立了多能源系统下电力、燃气和热力子网络的数学模型；其次，建立了能量耦合设备模型，根据耦合设备模型更新燃气发电机的耗气量、燃气锅炉和热电联产的耗气量、热泵的耗电量和燃气压缩机消耗电功率；然后，对解耦后的电力子网采用全纯嵌入法进行求解，对解耦后的热力子网采用图论法进行求解，对解耦后的燃气子网采用牛顿‑拉夫逊法进行求解；最后，判断计算结果是否达标，若达标，则完成潮流计算；若不达标，则采用更新后耦合设备值重新计算。本发明所述计算方法无需大规模雅可比矩阵计算，计算量少，无需多次迭代，可靠性高，计算更简便快捷。

技术领域

本发明涉及一种多能源系统潮流分解计算方法，属于综合能源系统领域。

背景技术

随着社会经济快速发展和城市化进程的不断深入，能源消费与生态保护、能源设施建设与空间局限的矛盾日益凸显，在此环境下，研究高效、经济、清洁的能源系统已经成为了促进未来能源发展的重要手段。综合能源系统(IES，Integrated Energy System)作为电-气-热等多类能源形式生产与利用的主要形式，能够实现对多种能源的综合调控。通过对IES进行深入分析，从而进行多能源潮流计算已经成为了相关领域研究的重中之重，是提高能源利用效率、减少环境污染的基础和前提。

现如今，针对复杂大型的IES，主要采用两种方法来进行多能源超流计算。一种是将气筒全部模型、方程联立后实现一次性求解；另一种方法是利用解耦的思想，将系统划分成多个子系统独立求解。这两种方法都采用牛顿-拉夫逊法对非线性方程组进行求解，需要计算大量的雅可比矩阵并进行多次迭代，在解决大型IES潮流问题上的效率较低。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种计算量少、可靠性高并计算速度快的多能源系统潮流分解计算方法。

技术方案：本发明所述多能源系统潮流分解计算方法，包括以下步骤：

步骤一：对功率流进行解耦分解，建立多能源系统下电力、燃气和热力子网络的数学模型；

步骤二：建立能量耦合设备模型，根据耦合设备模型更新燃气发电机的耗气量、燃气锅炉和热电联产的耗气量、热泵的耗电量和燃气压缩机消耗电功率；

步骤三：对解耦后的电力子网采用全纯嵌入法进行求解；

步骤四：对解耦后的热力子网采用图论法进行求解，图论法的计算量较少；

步骤五：对解耦后的燃气子网采用牛顿-拉夫逊法进行求解；

步骤六：判断计算结果是否达标，若达标，则完成潮流计算；若不达标，则采用更新后耦合设备值重新计算。

进一步的，步骤一中所述电力子网的数学模型包括有功功率和无功功率平衡方程如下：

其中，为发电机的有功和无功功率，为在热电联产机组的有功和无功功率，为并联电容器注入的无功功率，为节点i的有功和无功功率，为热泵以及燃气压缩机消耗的电功率，为节点ij 之间线路的传递功率，V_i，V_j为节点i和j的电压，Y_ij为节点ij之间线路的导纳， N为节点数量。

进一步的，步骤一中所述燃气子网的数学模型为：

其中，为节点的注入气体流量，分别为节点i的气体负荷流量、燃气发电机的耗气量、热电联产机组的耗气量、锅炉的耗气量和燃气压缩机消耗的气体流量，F_ij为第i个节点和第j个节点之间管道气体流量。

进一步的，所述管道气体流量的计算公式为：